lunes, 30 de agosto de 2010

¿Por qué se tarda más en ir a EEUU que en volver?

(Nubes recorriendo una jet stream sobre Canada)

Durante el verano, recibí el siguiente correo de Jesús con una pregunta que muchas veces me han hecho y que además corre por ahí un falso bulo sobre ella. Así que vamos a intentar aclararlo un poquito:

Buenas!

Muy interesante y esclarecedor tu blog, en especial la sección de aeronáutica, que es la más frecuento. Sobre esta materia se me han planteado varias dudas. Una de ellas respecta a la distinta duración
de los vuelos entre mismos destinos pero diferente sentido. He cruzado varias veces el Atlántico y siempre me ha parecido curioso que el vuelo dure más en sentido Europa-EEUU que a la inversa. En un primer momento podría explicarse por los vientos, pero tampoco termino de verlo claro: por un lado, la ruta es prácticamente la misma en un sentido que en otro (algo más al norte en sentido EEUU-Europa), por lo que dudo que pueda hacer una diferencia considerables en las corrientes. Además, si el viento a favor es el que favorece una mayor velocidad del avión, ¿a qué velocidad debe soplar para "impulsar" aún más a un cacharro que ya vuela a 900 kms/h?! (y ello obviando que la aerodinámica del avión no está hecha para aprovechar viento de cola, no es un velero!).

Posiblemente esté cometiendo un error de bulto en mis elucubraciones, pero es lo que tiene no tener ni idea de aerodinámica, jeje!! Pero confío en que me lo podáis aclarar. Otro día os mando más dudas.

Un saludo!!


Si echamos un vistazo a internet y miramos algunos foros, la respuesta que obtendremos será que se tarda menos debido a la rotación de la Tierra. Esta solución no tiene ni pies ni cabeza. El primer motivo es que la Tierra gira en sentido antihorario (visto desde el Polo Norte) por lo que en todo caso, los vuelos durarían menos yendo de Europa a EEUU, y no al revés! Pero imaginemos por un momento que tuviera lógica, imaginemos que el giro de la Tierra nos pudiera ayudar a acortar nuestros viajes. Si fuera cierto, bastaría con montarse en un helicóptero, elevarse unos metros del suelo y esperar a que la rotación de la Tierra nos acercara nuestro destino. De hecho, si tenemos en cuenta la velocidad de rotación terrestre, tardaríamos mucho menos de lo que tardamos ahora en avión! La realidad es que esto no es así, pero ¿qué falla? El fallo está en que nos estamos olvidando del aire.

Los aviones vuelan sumergidos en una atmósfera, que gira con la Tierra! Por este motivo, nuestro helicóptero siempre estará volando sobre el mismo punto. De no ser así, cada vez que diéramos un salto, recorrerías unos cuantos metros debido al giro de la Tierra!

Los aviones, para avanzar, deben moverse dentro de este fluido echando aire hacia atrás, de manera similar a lo que hacemos nosotros cuando buceamos. Como bien aventuraba, la solución radica en unas corrientes de aire (llamadas "jet streams" ), que existen en las capas altas de la atmósfera. Éstas corrientes de aire tienen velocidades del orden de 200 km/h y generalmente van de Oeste a Este, facilitando el vuelo en ese sentido. ¿Causa esto algún problema en la aerodinámica? Pues no, ya que el avión se mueve respecto al aire (está "montado" en él), que a su vez se mueve a los mencionados 200 km/h respecto a la Tierra. Volviendo al ejemplo de bucear, todos veis que si buceáis en un río a favor de la corriente, llegaréis antes a vuestro destino que si lo hacéis a contracorriente. Pero nunca el agua os adelantará, sino que os dejaréis llevar por ella. Pues lo mismo pasa con el avión. Ví en un foro el ejemplo de la película "Buscando a Nemo", donde unas tortugas se adentran en una corriente marina para viajar más rápido. Dentro de esa corriente, a su vez, las tortugas podrán impulsarse para ir más rápido o más lento (al igual que los motores impulsan al avión). Os dejo un fragmento de la película:



Para terminar, quisiera aclarar otro teoría que existe y que no es para nada falsa. ¿Y Coriolis? Coriolis es una fuerza ficticia que aparece cuando un objeto se mueve respecto a un sistema giratorio (como puede ser la Tierra). La dirección de dicha fuerza dependerá de nuestra trayectoria. Si realizamos un viaje Este-Oeste, sin subir ni bajar nada, esta fuerza simplemente nos empujará hacia el Norte o el Sur (dependiendo del sentido), pero no favorecerá nuestro viaje (ya que no nos empuja ni al Este ni al Oeste). Sin embargo, si volamos hacia el Noreste, por ejemplo, sí que aparece una componente de dicha fuerza que nos empujará, acortando nuestro viaje. Por este motivo, la fuerza de coriolis puede ayudarnos (o incordiarnos) siempre que nuestro vuelo no sea puramente Este-Oeste, aunque la causa más importante de la duración de los vuelos son las jet streams.

Espero haber solucionado la duda de Jesús y la de seguro muchos más. Recordaros que podéis enviar vuestras preguntas y curosidades a: los.porques@gmail.com.


PARA QUIEN QUIERA SABER MÁS:

Cuando una aerolínea planifica una ruta transoceánica, siempre piensa en las jet streams. Estas corrientes pueden ahorra mucho dinero a la compañía por la gran cantidad de combustible que se ahorran. Llega hasta tal punto, que los aviones llegan a modificar sus rutas, haciéndolas más largas incluso, con tal de aprovechar estas corrientes. Merece la pena alejarse unos kilómetros, con tal de ahorrarse tiempo y combustible.

De la misma manera, los aviones que van en sentido Este-Oeste, intentarán alejarse y evitar dichas corrientes con tal de no volar contra corriente.

Por cierto, estas corrientes no se dan sólo en el Atlántico, sino también en el Pacífico, por lo que a los vuelos entre Asia y América, les ocurre lo mismo.

18 comentarios:

  1. Excelente explicación.
    Muchas gracias.

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  2. Bueno, yo pienso que las astronaves o cohetes espaciales los lanzan al este para aprovechar la fuerza de rotación de la tierra

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  3. Y tienes razón.

    El caso de los cohetes es diferente, esos suben mucho más arriba, donde no hay ni atmósfera ni nada, llegando a "desentenderse" de la rotación terrestre.

    Como curiosidad, fijaros cómo todos los sitios de lanzamiento: Cabo Cañaveral, Guayana Francesa, Baikonur, ... tienen o mar o desierto hacia el Este. Por seguridad por supuesto!

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  4. Hola,

    He llegado al blog por alguna referencia y al leer el artículo me he topado con un pequeño fallito. El que haya atmósfera no tiene que ver con que al dar un salto te mantengas en el mismo punto. Eso se debe a la inercia que tenemos por el hecho de estar en reposo sobre un cuerpo en rotación. Al elevarse el helicóptero ya cuenta con una velocidad, está "orbitando" a muy baja altura pero con tal velocidad que parece que está en vuelo geoestacionario.

    Haya o no atmósfera, se cumple la conservación de la energía y la cantidad de movimiento. Por tanto en ningún caso es posible dar un salto y avanzar porque la Tierra se ha movido bajo nuestros pies.

    Los cohetes emplean de hecho esa energía inicial por eso existen "ventanas" de lanzamiento para llegar a los sitios deseados y por eso solo se lanza desde ciertos lugares del mundo.

    Cuando el cohete se propulsa entre otras cosas va corrigiendo y adquiriendo la trayectoria que desea, no se trata de que se desentienda de la rotación, claro que la aprovecha y por eso el lanzamiento no es perpendicular a la superficie.

    Saludos

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  5. Hola MiGUi!

    Veo que has llegado aquí a través del post del Museo de la Ciencia:

    http://museodelaciencia.blogspot.com/2010/09/por-que-se-tarda-mas-en-ir-eeuu-que-en.html

    Estoy de acuerdo contigo. En unos de los comentarios de esa entrada leerás que digo que en la Luna (donde no hay atmósfera) seguimos sobre el mismo punto debido a la inercia. Lo que intento explicar es que de no girar la atmósfera con la Tierra, cualquier objeto que se despegara de la Tierra, saldría disparado hacia atrás debido a la resistencia atmosférica (pues el aire está quieto) independientemente de la inercia. Y esto haría imposibles los vuelos.

    Efectivamente, los cohetes utilizan este hecho. Los lugares de lanzamiento están posicionados lo más ecuatorial posible, con el fin de obtener más ayuda, pero también (no nos olvidemos), debido a que la latitud del punto de lanzamiento denotará la inclinación de la órbita alcanzada (la mayoría de los satélites quieren estar en orbital ecuatorial, geoestacionaria, ...).

    Muchas gracias por la corrección y espero verte a menudo por aquí.

    Un saludo!

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  6. Como ejemplo: cuando vamos en un tren a 200km/h y tropezamos y caemos al suelo, no nos rompemos en pedazos porque también vamos a 200km/h, es decir nuestra velocidad relativa respecto al tren es =0, otra cosa es que saltes desde un tren que va a 200km/h, te rompes la crisma porque el suelo corre a 0km/h y tú a 200km/h. Pues con la tierra pasa lo mismo, nos movemos con ella a su misma velocidad, por eso no podemos aprovechar su rotación, excepto si nos salimos de ella, caso de los cohetes, etc.
    Un saludo

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  7. pero el avión se mueve, se propulsa, avanza... por lo que cuando viajas al oeste, sumas tu velocidad a la de la rotación de la tierra; la atomósfera es gas, y por lo tanto puedes generar movimientos, ir más deprisa que ella. No sólo estás suspendido a expensas de masas de aire con distinta densidad ni de sus corrientes.

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  8. En serio la velocidad de rotación de la atmósfera y su efecto es el mismo que el de la tierra firme???

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  9. No entiendo lo de "cuando un objeto se mueve respecto a un sistema giratorio (como puede ser la Tierra). La dirección de dicha fuerza dependerá de nuestra trayectoria. Si realizamos un viaje Este-Oeste, sin subir ni bajar nada, esta fuerza simplemente nos empujará hacia el Norte o el Sur (dependiendo del sentido), pero no favorecerá nuestro viaje (ya que no nos empuja ni al Este ni al Oeste). Sin embargo, si volamos hacia el Noreste, por ejemplo, sí que aparece una componente de dicha fuerza que nos empujará, acortando nuestro viaje."
    Creo que no hay el mismo rozamiento ni la misma inercia. Hay mucho menor rozamiento a miles de metros, lo que generaría menor inercia respecto de la masa atrayente terrestre y su movimiento; imagino que ello tendrá algo que ver. La inercia la entiendo, pero no consigo comprender que sea igual a X distancia del globo que gira que en su superficie, teniendo en cuenta las variables que he explicado (la gravedad, está claro que depende de la distancia, y con ello la mayor o menos inercia, pero el hecho de estar en el aire...)Alguien puede, por favor, explicar las fórmulas o indagar un poco más? mis conocimientos en física son limitados, por lo que necesito que lo expliquen para profanos como yo. Muchas gracias

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  10. Hola!
    La verdad es que no sé si sois 3 personas diferentes o la misma, pero veo que la duda es la misma.

    La gracia está en que la Tierra gira y la atmósfera lo hace con ella a la misma velocidad. Si veis cualquier vídeo de la Tierra desde el espacio, comprobaréis que las nubes giran con ella.

    Sí es cierto que a grandes alturas la atmósfera pierde velocidad, pero con las dimensiones de la Tierra, y a la altura a la que vuelan los aviones, este efecto es despreciable. Por si quieres mirar fórmulas, se conoce como problema de Stokes. He encontrado algo fácil de entender, pero necesitas algunos conocimientos de mates, que no sé si se adecúan a tu nivel de "profanación" ;)

    www.nd.edu/~msen/MecFl.pdf

    (busca el primer problema de Stokes)

    EN resumen, el aire va a la misma velocidad que la Tierra (si no hay viento) y los aviones se propulsan sobre el aire.

    Si te siguen quedando dudas, dímelo!

    Jesús

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  11. Les dejo un link tb útil http://youtu.be/s5pH1pMmyck

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  12. Lo pude apreciar también este fenómeno físico un día que iba en el coche a más de 100 km/h y una mosca molestaba como si estuviera en la sala de mi casa, me pregunte porque si iba a tal velocidad esta no quedaba estanpillada En el cristal trasero de mi coche? Pues bien este ejemplo queda resuelto en esta excelente explicación .

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  13. Hola Jesús, tengo una duda que quizás sea una simpleza por desconocimiento, pero he visto en otro blog que no soy el único que se la plantea y no ha sido respondida. El asunto es, a simple vista parece que sería más corto volar de América a Asia cruzando el pacífico en vez del Atlántico como creo que suelen hacer los vuelos comerciales. ¿Es un error y las distancias no son como creo o se debe a otro motivo?. Gracias.

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  14. Me preguntaba si a teoría de la rotación de la tierra tendría sentido
    En estas condiciones:
    I) Estàs fuera de la atomesfera en caída libre y el giro de la tierra no te afecta.
    II) Tienes un motor que te deja desplazarte hacia este u oeste. también puedes regular la velocidad de caida
    Entonces el camino más rápido si que sería hacia el oeste?

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